Contribution à la commande prédictive des systèmes dynamiques modélisés par réseaux de Petri

Contribution to predictive control of dynamic systems modeled by Petri Nets

• Auteur / Autrice : Marwa Taleb
• Direction : Dimitri Lefebvre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie informatique, automatique et traitement du signal
• Date : Soutenance le 23/11/2016
• Etablissement(s) : Le Havre
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences physiques mathématiques et de l'information pour l'ingénieur (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; ....-2016)
• Partenaire(s) de recherche : : Normandie Université (2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe de Recherche en Electrotechnique et Automatique du Havre (Le Havre, Seine-Maritime ; 1999-....)
• Jury : Président / Présidente : Francesco Basile
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Éric Sanlaville, Édouard Leclerc
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Audine Subias, Noureddine Zerhouni

Mots clés

Mots clés contrôlés

Commande prédictive

Liapounov, Stabilité de

Systèmes dynamiques

Petri, Réseaux de

Mots clés libres

Optimisation quadratique

Complexité algorithmiques

Dynamic systems

Petri nets

Predictive control

Quadratic optimization

Algorithmic complexity

Actuator stress

Lyapunov stability

Résumé

Cette thèse concerne l'élaboration de stratégies de commande prédictive pour certaines classes de systèmes dynamiques continus, discrets et hybrides modélisés par des extensions de réseaux de Petri ad hoc. Pour les systèmes continus et en vue de limiter la complexité de calcul inhérente à la forme standard de la commande prédictive, plusieurs améliorations sont proposées. Celles-ci permettent de surmonter le problème de "hill climbing" caractéristique des trajectoires obtenues avec certains réseaux de Petri. Elles assurent également la possibilité d'implémenter la commande en temps réel en adaptant l'horizon de prédiction pour réduire la complexité algorithmique. Enfin, elles permettent de limiter la sollicitation des actionneurs tout en garantissant la stabilité asymptotique du système commandé. Pour les systèmes discrets temporisés et pour éviter l'exploration exhaustive du graphe d'atteignabilité, une méthode de commande est proposée, basée sur la commande prédictive appliquée à une approximation continue du système discret. Enfin pour les systèmes hybrides, une commande prédictive hybride est développée, inspirée de la commande prédictive continue. Les performances de ces différentes stratégies de commande sont évaluées et comparées avec différentes simulations numériques

This thesis concerns the development of predictive control strategies for some classes of continuous, discrete and hybrid dynamic systems modeled by specific extensions of Petri nets. For continuous systems and in order to limit the computational complexity inherent to the standard form of the predictive control, several improvements are proposed. These improvements allow overcoming the problem of hill climbing that characterizes trajectories obtained with some Petri nets. They also ensure the possibility to implement real-time control by adapting the prediction horizon in order to reduce the algorithmic complexity. Finally, they limit actuators solicitation while ensuring the asymptotic stability of the controlled system. For timed discrete systems and in order to avoid the exhaustive exploration of the reachability graph, a control method is proposed, based on the predictive control applied to a continuous approximation of the discrete system. Finally for hybrid systems, hybrid predictive control is developed, inspired by the continuous predictive control. The performance of these different control strategies are evaluated and compared to different numerical simulations.